АВТОМАТ ДЛЯ ЖАРКИ ПОНЧИКОВ ВО ФРИТЮРЕ Российский патент 2005 года по МПК A47J37/12 A21B5/08 

Изобретение относится к кухонному оборудованию с использованием нагревательных печей, а более конкретно, к агрегату для автоматического формования пончиков с одновременной их жаркой при технологическом транспортировании во фритюре.

Уровень техники данной области характеризует автоматическая установка для жарки пищевых продуктов во фритюре, описанная в патенте RU 2129831, A 47 J 37/12, 1999 г., которая содержит фритюрную ванну, разделенную перегородкой на сообщающиеся зоны загрузки и жарки.

На крышке фритюрной ванны в зоне загрузки установлена накопительная емкость для теста с механизмом дозирования и формирования тестового полуфабриката, гравитационно поступающего через зазор под разделительной перегородкой и дном ванны в направляющий цилиндр, вертикально закрепленный в ее зоне жарки, где смонтирован электронагреватель.

Над направляющим пончики при всплытии во фритюре цилиндром закреплен ограничитель с примыкающим толкателем в приемник, кинематически связанным с приводом дозирующего механизма накопителя.

Теплоизолированная ванна оснащена устройством слива фритюра и модулем контроля уровня, который автоматически осуществляет долив холодного фритюра и слив его излишков.

Свободный объем фритюрной ванны сообщается с вытяжным патрубком, снабженным средством фритюроотделения.

Продолжением отмеченных достоинств установки являются присущие недостатки: низкая функциональная надежность и неудовлетворительное качество приготовления пончиков.

При самопроизвольном ориентировании полуфабрикатов в зоне загрузки и в направляющем цилиндре зоны жарки может прекратиться их подача из-за заклинивания в зазоре под перегородкой или произойти механическое деформирование толкателем неправильно ориентированного пончика, удерживаемого ограничителем, соответственно.

По причине одностороннего размещения нагревателя относительно направляющего цилиндра, при постоянном поступлении с противной стороны циркулирующего холодного фритюра из зоны загрузки, происходит неравномерный нагрев тестовых полуфабрикатов, что служит причиной разной степени готовности в массе каждого жареного пончика.

Отмеченные недостатки устранены в выбранном в качестве наиболее близкого аналога автомате для жарки пончиков во фритюре по патенту RU 2165231, A 47 J 37/12, 2001 г., который содержит размещенные раздельно в общем корпусе теплоизолированную фритюрную ванну с коаксиальным спиральным нагревателем и накопительный бункер с патрубком подачи теста.

Патрубок подачи теста сообщается с вертикальным стаканом устройства формирования штучных тестовых полуфабрикатов, вмонтированным в центральное отверстие днища фритюрной ванны. В этом стакане, имеющем каналы для принудительной циркуляции охлаждающей воды, установлен поршень, кинематически связанный со штоком привода возвратно-поступательных перемещений.

На поршне устройства формирования штучных тестовых полуфабрикатов торовой формы закреплены: конический отсекатель (снизу) и направляющий стержень (сверху), предназначенный для ориентирования движения пончиков во фритюре.

Фритюрная ванна оснащена устройством извлечения готовых изделий с направляющего стержня в окно крышки на отводящий склиз, вытяжным патрубком и модулем долива холодного фритюра и слива его избытка.

В накопительном бункере установлен шнек подачи теста в патрубок и далее в стакан устройства формирования полуфабрикатов.

В этой установке за цикл возвратно-поступательных перемещений поршня в вертикальном стакане обеспечивается автоматическое объемное дозирование отсекателем порции теста с одновременным формированием полуфабриката пончика в форме тора на направляющем стержне. Тестовые полуфабрикаты последовательно подаются снизу на направляющий стержень непосредственно во фритюрной ванне, которая технологически изолируется от протечек фритюра подаваемым тестом, а затем поршнем дозатора в нижнем его положении.

Из разогреваемого во фритюре теста, которое заметно увеличивается в объеме, активно испаряется вода, за счет чего плотность пончиков при жарке уменьшается вдвое и они ориентированно по направляющему стержню всплывают к устройству их извлечения.

В этой автоматической установке пончики на всем пути движения во фритюре находятся внутри коаксиального нагревателя и поэтому всесторонне обжариваются при объемном тепловложении.

Однако к недостаткам описанной установки следует отнести следующие.

Вероятностный характер подачи через патрубок порций теста разного объема под принудительно перемещаемый дозатор приводит к тому, что пончики заметно отличаются по массе и различаются разной степенью готовности при равном времени жарки. Это ограничивает реализацию пончиков из-за недовеса и по органолептическим показателям.

По причине относительно большого гидравлического сопротивления в зазоре между направляющим стержнем и внутренней поверхностью столба пончиков образуется застойная зона, в которой циркуляция фритюра за счет естественного теплообмена недостаточна, поэтому возникает градиент температуры в объеме фритюра и не обеспечивается равномерный режим жарки всей поверхности пончиков.

Локальный перегрев примыкающих непосредственно к виткам нагревателя тестовых полуфабрикатов является причиной образования возможных пригаров, содержащих канцерогены, ухудшающих качество пончиков, при этом портится фритюр для дальнейшего использования.

Кроме того, порционное дозирование теста посредством принудительных возвратно-поступательных перемещений поршня с отсекателем в стакане устройства формирования полуфабрикатов требует дорогостоющей прецизионной технологии его изготовления и точной настройки привода, что повышает потребительскую стоимость установки и текущие расходы по ее эксплуатации.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование конструкции установки для технологического обеспечения необходимого качества изготавливаемых пончиков в автоматическом режиме.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном автомате для жарки пончиков во фритюре, содержащем накопитель, сообщающийся посредством патрубка подачи теста с дозатором штучных полуфабрикатов, примыкающим к теплоизолированной фритюрной ванне, в которой коаксиально закреплен спиральный нагреватель, и устройство извлечения готовых изделий, включающее толкатель и направляющий стержень, связанный с отсекателем дозатора, вертикально подвижным относительно стакана, закрепленного в центральном отверстии днища ванны, причем дозатор кинематически замкнут со штоком привода возвратно-поступательных перемещений, размещенным в патрубке подачи теста, согласно изобретению в патрубке подачи теста установлена клапанная перегородка, закрепленная на штоке привода возвратно-поступательных перемещений, смонтированном между упорами поплавкового дозатора, а внутри спирали нагревателя помещен цилиндрический теплообменник, при этом направляющий стержень на дозаторе установлен с возможностью качания.

Отличительные признаки обеспечили необходимое качество серийно изготавливаемых пончиков идентичной массы, которые равномерно обжариваются с поверхности и в объеме при автоматическом синхронном функционировании всех структурных узлов и механизмов установки.

Размещение внутри спирального нагревателя цилиндрического теплообменника, который экранирует пончики от прямого радиационного воздействия, позволяет интенсифицировать естественный циркуляционный теплообмен во фритюре, организовать регулярные потоки теплоносителя как снаружи, так и внутри столба изделий на направляющем стержне, выровняв температуру на всей траектории движения пончиков во время жарки.

Этим обеспечивается равномерная передача тепла от спирального нагревателя к тестовым полуфабрикатам во время жарки пончиков.

Цилиндрический теплообменник образует во фритюрной ванне туннель, в котором возникают циркуляционные потоки естественного конвективного теплообмена за счет разницы в плотности холодного и горячего теплоносителя (фритюра) внутри и снаружи. Цилиндрический теплообменник физически разделяет конвективные потоки, организуя тем самым активный тепло- и массоперенос, что способствует выравниванию температуры в объеме фритюра ванны для получения заданного технологического режима жарки пончиков.

Закрепление на штоке привода возвратно-поступательных перемещений клапанной перегородки внутри подающего патрубка служит для порционного перемещения теста в стакан дозатора, где формируются полуфабрикаты пончиков, что обусловило равную массу и идентичную форму товарной продукции.

При этом дозирующий отсекатель, автоматически перемещаемый вертикально в пределах ограничения упорами его крайних положений, функционирует автономно как поплавок под действием последовательно сменяющихся давления и разрежения, создаваемых в стакане принудительно перемещаемой в подающем патрубке клапанной перегородкой. Таким образом осуществляется функциональная взаимосвязь горизонтально подвижной клапанной перегородки подающего патрубка с рабочими вертикальными перемещениями отсекателя в стакане дозатора.

Наклонное в сторону приемного лотка расположение направляющего стержня, установленного на отсекателе дозатора с возможностью качания, позволяет принудительно смещать центр тяжести пончиков во фритюрной ванне для выгрузки на приемный лоток.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная задача решена не суммой эффектов, а эффектом суммы признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - схематично установка;

на фиг.2 - толкатель устройства извлечения, аксонометрия;

на фиг.3 - направляющий стержень в разрезе.

Автомат для жарки пончиков (фиг.1) содержит закрепленные в общем корпусе 1 накопитель 2 теста и теплоизолированную фритюрную ванну 3, закрытые крышками 4 и 5 соответственно.

В центральное отверстие днища ванны 3 вмонтирован вертикальный водоохлаждаемый стакан 6 устройства формирования штучных тестовых полуфабрикатов торовой формы, в котором установлен поплавковый дозатор 7, перекрывающий выход стакана 6 в ванну 3.

На дозаторе 7 снизу выполнен конический отсекатель 8, а также имеется мерный паз 9, в котором свободно расположен шток 10 привода М горизонтальных возвратно-поступательных его перемещений вдоль патрубка 11 подачи теста от накопителя 2 в стакан 6.

Паз 9 формообразует два упора кинематического замыкания на штоке 10, ограничивающих верхнее и нижнее крайние рабочие положения отсекателя 8, чем обеспечивается дозированная подача в стакане 6 порции теста на формирование полуфабриката пончика.

На конце штока 10 закреплена решетчатая перегородка 12, оснащенная продольно подвижкой шиберной заслонкой 13 с упором 14, которые в совокупности выполняют функции обратного клапана.

В наполненной фритюром ванне 3 коаксиально последовательно смонтированы с кольцевыми зазорами спиральный нагреватель 15 и цилиндрический теплообменник 16, установленный с зазором над днищем ванны 3 и подвешенный на приемном лотке 17, закрепленном на отводящем склизе 18. Лоток 17 установлен с наклоном в ванну 3.

На поршне дозатора 7 сверху с возможностью качания установлен направляющий стержень 19 (фиг.3), который наклонен к приемному лотку 17. На верхнем конце стержня 19 эксцентрично закреплен направленный в приемный лоток 17 канат 20, выполняющий функции ограничителя высоты подъема столба пончиков на стержне 19.

Под крышкой 5, снабженной вытяжным патрубком 21, установлен вращающийся попутно (против часовой стрелки по чертежу) лопастной толкатель 22, который выполнен в виде спиральных упругих прутков 23 (фиг.2), закрепленных на оси 24 вращения, которая расположена над стержнем 19 так, чтобы траектории движения всплывающих во фритюре пончиков и вращения прутков 23 касательно совмещались на уровне лотка 17.

Ванна 3 оснащена модулем 25 долива холодного и слива отработавшего фритюра.

Предложенный автомат работает следующим образом.

В исходном положении дозатор 7 находится внизу, когда его поршень перекрывает выход стакана 6, совмещенный с центральным отверстием днища ванны 3, которую наполняют фритюром до заданного уровня, после чего включают нагреватель 15.

Накопитель 2 заполняют приготовленным тестом, которое поступает самотеком в патрубок 11 и стакан 6 устройства формирования тестовых полуфабрикатов. При этом тесто гравитационно подается по патрубку 11 через проницаемую перегородку 12, перемещая вправо шиберную заслонку 13 в открытое положение, где она удерживается упором 14.

После разогрева фритюра в ванне 3 до температуры 180-190°С включают приводы М и вытяжного вентилятора, сообщающегося посредством патрубка 21 со свободным объемом ванны 3 под крышкой 5, а также вращения оси 24 лопастного толкателя 22 (условно не показаны).

За цикл возвратно-поступательного перемещения штока 10 привода М осуществляется дозированная подача в патрубке 11 порции теста и формирование полуфабриката на поршне дозатора 7 в стакане 6.

При движении штока 10 вправо по чертежу решетка перегородки 12 перекрывается шиберной заслонкой 13, которые далее движутся совместно. Давлением теста поршень дозатора 7 приподнимается над стаканом 6 и соответственно днищем ванны 3, а в образовавшийся кольцевой зазор устремляется тесто, поступающее в разогретый фритюр.

Подъем дозатора 7 над стаканом 6 и днищем ванны 3 фиксируется нижним упором паза 9 на штоке 10.

Затем шток 10 привода М возвращается в исходное положение, чем создается разрежение под поршнем дозатора 7, в результате чего он опускается, а коническим отсекателем 8 отделяется сформированный на стержне 19 тор теста, находящийся в ванне 3.

В нижнем положении дозатора 7 поршень плотно перекрывает стакан 6, изолируя ванну 3, устанавливаясь верхним упором паза 9 на штоке 10.

Одновременно с этим тесто просачивается через решетку подаваемой штоком 10 перегородки 12, удерживая свободно установленную заслонку 13 в крайнем правом положении до смыкания ее упора 14 с перегородкой 12, которые далее перемещаются совместно в исходное положение.

За время возвратного хода штока 10, когда решетка перегородки 12 открыта, через нее перетекает мерная доза теста, адекватная объему формируемого тестового полуфабриката поршнем дозатора 7 в стакане 6 при последующем рабочем ходе штока 10. Предварительное дозирование массы теста за клапанной перегородкой 12 позволяет формировать идентичные полуфабрикаты пончиков и обеспечивает функциональную надежность механизма, рабочий орган которого (поршень дозатора 7) действует автоматически как поплавок.

Сформированный тестовый полуфабрикат в ванне 3 активно обжаривается со всех сторон горячим фритюром. Он располагается на поршне дозатора 7 сверху, так как плотность теста (900 кг/м³) превышает плотность фритюра (600 кг/м³). При этом направляющий стержень 19 находится внутри сформированного тора тестового полуфабриката.

Далее цикл работы повторяется, причем вновь формируемые полуфабрикаты принудительно поднимают размещенные в ванне 3 на стержне 19 уже обжариваемые пончики.

При обжаривании полуфабрикатов температура нагрева с поверхности перемещается внутрь, а из теста, которое увеличивается в объеме, активно выпаривается вода, в результате чего их плотность уменьшается. За 8-10 с жарки плотность теста сравнивается с плотностью фритюра и далее достигает 400 кг/м³, то есть ниже его плотности, поэтому верхние пончики поочередно отрываются от столба нижерасположенных и всплывают к поверхности фритюра.

Пузырьки пара на поверхности фритюра лопаются в пенном слое от контакта с холодным воздухом, поступающим через окно выгрузки в крышке 5, при вытяжке излишков пены в патрубок 21.

Радиационно и посредством горячего фритюра спиральный нагреватель 15 равномерно нагревает цилиндрический теплообменник 16, все тепло которого конвективно передается через разделительную стенку к более холодному фритюру внутри цилиндра 16. Вследствие неравномерности нагрева фритюр перемещается к обжариваемым пончикам, обтекая их столб на стержне 19 снаружи и внутри.

Под действием силы тяжести неравномерно нагретого фритюра, поэтому неоднородного по плотности, в ванне 3 активно возникают циркуляционные потоки: - горячий фритюр из кольцевого зазора 3-15 через зазоры между днищем ванны 3 с нагревателем 15 и цилиндром 16 внутрь последнего к пончикам; - из цилиндра 16 сверху холодный фритюр к периферии ванны 3, где вытесняется восходящими горячими потоками от нагревателя 15.

В центре столба пончиков локально повышается давление и горячий фритюр поперечными струями протекает между пончиками к цилиндру 16 и далее вверх на рециркуляцию к нагревателю 15.

Столб пончиков по наклоненному стержню 19 смещается от оси ванны 3 в сторону приемного лотка 17 и удерживается канатом 20, при этом противный конец верхнего пончика поворачивается к лопастному толкателю 22.

Гибким ограничителем 20 регулируется количество пончиков на стержне 19 и заданное время их жарки во фритюре.

Спиральным прутком 23 вращающегося толкателя 22 верхний пончик безударно сталкивается по канату 20 в приемный лоток 17, где остатки фритюра стекают с пончика и сливаются в ванну 3. При этом пончик, который ранее был выгружен в лоток 17, проталкивается в склиз 18 и выводится из установки.

Для пополнения расхода фритюра используется емкость модуля 25, которая подключается к ванне 3 от датчика уровня или вручную оператором.

Таким образом, в установке автоматически, посредством выбора технологических режимов и регулирования взаимодействия исполнительных структурных элементов, обеспечивается товарный вид и требуемое качество жарки идентичных по массе и форме пончиков.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение не следует явным образом для специалиста по пищевому машиностроению, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления автоматов для жарки пончиков можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Автомат для жарки пончиков во фритюре относится к кухонному оборудованию с использованием нагревательных печей. Данная усовершенствованная конструкция автомата позволяет обеспечивать необходимое качество изготавливаемой продукции в автоматическом режиме. Автомат для жарки пончиков во фритюре содержит накопитель, сообщающийся посредством патрубка подачи теста с дозатором штучных полуфабрикатов, примыкающим к теплоизолированной фритюрной ванне, в которой коаксиально закреплен спиральный нагреватель. Содержит устройство извлечения готовых изделий, включающее толкатель и направляющий стержень, связанный с отсекателем дозатора, вертикально подвижным относительно стакана, закрепленного в центральном отверстии днища ванны. Дозатор кинематически замкнут со штоком привода возвратно-поступательных перемещений, размещенным в патрубке подачи теста. В патрубке подачи теста установлена клапанная перегородка, закрепленная на штоке привода возвратно-поступательных перемещений, смонтированном между упорами поплавкового дозатора. Внутри спирали нагревателя помещен цилиндрический теплообменник. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Автомат для жарки пончиков во фритюре, содержащий накопитель, сообщающийся посредством патрубка подачи теста с дозатором штучных полуфабрикатов, примыкающим к теплоизолированной фритюрной ванне, в которой коаксиально закреплен спиральный нагреватель, и устройство извлечения готовых изделий, включающее толкатель и направляющий стержень, связанный с отсекателем дозатора, вертикально подвижным относительно стакана, закрепленного в центральном отверстии днища ванны, при этом дозатор кинематически замкнут со штоком привода возвратно-поступательных перемещений, размещенным в патрубке подачи теста, отличающийся тем, что в патрубке подачи теста установлена клапанная перегородка, закрепленная на штоке привода возвратно-поступательных перемещений, смонтированном между упорами поплавкового дозатора, а внутри спирали нагревателя помещен цилиндрический теплообменник.2. Автомат по п.1, отличающийся тем, что направляющий стержень на дозаторе установлен с возможностью качания.